特開 2025-3272 ボンディングオブジェクト及びそれを含む積層型半導体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025003272

(43)【公開日】2025-01-09

(54)【発明の名称】ボンディングオブジェクト及びそれを含む積層型半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 25/07 20060101AFI20241226BHJP

   H10D 89/00 20250101ALI20241226BHJP

【ＦＩ】

H01L25/08 C

H01L27/04 A

H01L27/04 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023219498

(22)【出願日】2023-12-26

(31)【優先権主張番号】10-2023-0080433

(32)【優先日】2023-06-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(71)【出願人】

【識別番号】310024033

【氏名又は名称】エスケーハイニックス株式会社

【氏名又は名称原語表記】ＳＫ ｈｙｎｉｘ Ｉｎｃ．

【住所又は居所原語表記】２０９１， Ｇｙｅｏｎｇｃｈｕｎｇ－ｄａｅｒｏ，Ｂｕｂａｌ－ｅｕｂ，Ｉｃｈｅｏｎ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000796

【氏名又は名称】弁理士法人三枝国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】イ ビョン ホ

【テーマコード（参考）】

5F038

【Ｆターム（参考）】

5F038BE07

5F038CA10

5F038EZ20

(57)【要約】

【課題】ハイブリッドボンディングの不良を低減するボンディングオブジェクト及びそれを含む積層型半導体装置を提供する。
【解決手段】ボンディングオブジェクト２００は、コンポーネントが集積されており、一表面にボンディング面ＢＳ１を有している。ボンディング面ＢＳ１は、第１の密度で分布された複数の第１のボンディングパッド２１０、及び複数の第１のボンディングパッド２１０間に位置する第１のボンディング絶縁膜２２０を含む第１のボンディング領域Ａ１と、第１の密度よりも小さい第２の密度で分布された少なくとも一つの第２のボンディングパッド２３０、及び複数の第２のボンディングパッド２３０間に位置する第２のボンディング絶縁膜２４０を含む第２のボンディング領域Ａ２と、第２のボンディング領域Ａ２内にボンディング面ＢＳ１の方に露出され、外部から電圧を受信する少なくとも一つのボンディング配線２５０と、を含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンポーネントが集積されており、一表面にボンディング面を有するボンディングオブジェクトであって、
前記ボンディング面は、
第１の密度で分布された複数の第１のボンディングパッド、及び前記複数の第１のボンディングパッド間に位置する第１のボンディング絶縁膜を含む第１のボンディング領域と、
前記第１の密度よりも小さい第２の密度で分布された少なくとも一つの第２のボンディングパッド、及び前記複数の第２のボンディングパッド間に位置する第２のボンディング絶縁膜を含む第２のボンディング領域と、
前記第２のボンディング領域内に前記ボンディング面の方に露出され、外部から電圧を受信する少なくとも一つのボンディング配線と、を含む、ボンディングオブジェクト。

【請求項2】

前記第１のボンディングパッド、前記第２のボンディングパッド及び前記ボンディング配線の各々と、前記コンポーネントの導電端子との間を電気的に連結する複数のインターコネクタをさらに含む、請求項１に記載のボンディングオブジェクト。

【請求項3】

前記ボンディング配線は、前記第２のボンディング領域の単位面積当たりの前記第２のボンディング絶縁膜の比率が閾値を維持するように、前記第２のボンディング領域内に配置する、請求項１に記載のボンディングオブジェクト。

【請求項4】

前記第１のボンディング領域の前記単位面積当たりの前記第１のボンディング絶縁膜の比率は、前記閾値を維持する、請求項３に記載のボンディングオブジェクト。

【請求項5】

前記閾値は、前記単位面積当たりの前記第１のボンディング絶縁膜又は前記第２のボンディング絶縁膜の占有率に該当し、前記閾値は、前記単位面積の５０％乃至９０％である、請求項４に記載のボンディングオブジェクト。

【請求項6】

前記ボンディング配線に提供される前記電圧は、前記コンポーネントに提供されるパワー、動作信号及びアドレスから選択される一つである、請求項１に記載のボンディングオブジェクト。

【請求項7】

前記第２のボンディング領域は、前記複数の第２のボンディングパッドが配列されないダミー領域を含み、
前記ボンディング配線の形状及び個数は、前記ダミー領域の大きさ及び形態に基づいて決定される、請求項１に記載のボンディングオブジェクト。

【請求項8】

複数の第１のボンディングパッド、及び前記複数の第１のボンディングパッド間に位置する第１のボンディング絶縁膜を含む第１のボンディング領域と、少なくとも一つの第２のボンディングパッド、前記第２のボンディングパッドを絶縁させる第２のボンディング絶縁膜、及び前記第２のボンディング絶縁膜内に位置する少なくとも一つの第１のボンディング配線を含む第２のボンディング領域とを含む第１のオブジェクトと、
前記複数の第１のボンディングパッドとハイブリッドボンディングされる複数の第３のボンディングパッド、及び前記第１のボンディング絶縁膜とハイブリッドボンディングされる第３のボンディング絶縁膜を含む第３のボンディング領域と、前記第２のボンディングパッドとハイブリッドボンディングされる第４のボンディングパッド、前記第２のボンディング絶縁膜及び前記第１のボンディング配線の少なくとも一つとハイブリッドボンディングされる第４のボンディング絶縁膜、並びに前記第１のボンディング配線及び前記第２のボンディング絶縁膜の少なくとも一つとハイブリッドボンディングされる少なくとも一つの第２のボンディング配線を含む第４のボンディング領域とを含む第２のオブジェクトと、を含む、積層型半導体装置。

【請求項9】

前記第１のボンディング絶縁膜及び前記第３のボンディング絶縁膜間のボンディング面積の比率と、前記第２のボンディング絶縁膜及び前記第４のボンディング絶縁膜間のボンディング面積の比率とは、各々閾値を満足させる、請求項８に記載の積層型半導体装置。

【請求項10】

前記閾値は、前記第１のオブジェクト及び前記第２のオブジェクトのボンディング面の設定された単位面積当たり、前記第１及び第３のボンディング絶縁膜又は前記第２及び第４のボンディング絶縁膜間のボンディング占有率を含み、
前記閾値は、前記単位面積当たり５０％乃至９０％である、請求項９に記載の積層型半導体装置。

【請求項11】

前記第１のオブジェクトと電気的に連結される複数の導電端子を含む第１のコンポーネントと、
前記第２のオブジェクトと電気的に連結される複数の導電端子を含む第２のコンポーネントと、をさらに含む、請求項８に記載の積層型半導体装置。

【請求項12】

前記第１のオブジェクトは、前記複数の第１のボンディングパッド、前記第２のボンディングパッド及び前記第１のボンディング配線と、前記第１のコンポーネントの前記複数の導電端子との間を各々連結する複数の第１のインターコネクタをさらに含む、請求項１１に記載の積層型半導体装置。

【請求項13】

前記第１のボンディング配線は、パワー、動作信号又はアドレスに該当する電圧を受信して、前記複数の第１のインターコネクタを介して、前記第１のコンポーネントの前記導電端子に前記電圧が提供される、請求項１２に記載の積層型半導体装置。

【請求項14】

前記第２のオブジェクトは、前記複数の第３のボンディングパッド、前記第４のボンディングパッド及び前記第２のボンディング配線と、前記第２のコンポーネントの前記複数の導電端子との間を互いに連結する複数の第２のインターコネクタをさらに含む、請求項１１に記載の積層型半導体装置。

【請求項15】

前記第２のボンディング配線は、パワー、動作信号又はアドレスに該当する電圧を受信して、前記複数の第２のインターコネクタを介して、前記第２のコンポーネントの前記導電端子に前記電圧が提供される、請求項１４に記載の積層型半導体装置。

【請求項16】

前記第１及び第２のコンポーネントは、各々セルアレイ領域及び周辺回路領域を含み、
前記第２のボンディング領域は、前記第１のコンポーネントの前記周辺回路領域に対応し、
前記第４のボンディング領域は、前記第２のコンポーネントの前記周辺回路領域に対応する、請求項１１に記載の積層型半導体装置。

【請求項17】

ハイブリッドボンディングされた第１のダイ及び第２のダイを含む積層型半導体装置であって、
前記第１のダイは、
複数のボンディングパッドが第１の密度で配列された第１のボンディング領域と、
前記複数のボンディングパッドが前記第１の密度よりも低い第２の密度で配列された第１の領域、及び前記複数のボンディングパッドが配列されない第２の領域を含む第２のボンディング領域と、
前記第２のダイとハイブリッドボンディングされるように前記第２の領域に配列され、電気的信号を受信及び伝達するように構成される少なくとも一つの第１のボンディング配線と、を含む、積層型半導体装置。

【請求項18】

前記第２のダイは、
前記第１のボンディング領域の前記複数のボンディングパッドとハイブリッドボンディングされる複数のボンディングパッドを含む第３のボンディング領域と、
前記第３のボンディング領域の前記複数のボンディングパッドよりも低い密度で配列された複数のボンディングパッドを含む第４のボンディング領域と、
前記第２のボンディング領域とハイブリッドボンディングされるように前記第４のボンディング領域の選択部分に配列され、前記電気的信号を受信及び伝達するように構成される少なくとも一つの第２のボンディング配線と、を含む、請求項１７に記載の積層型半導体装置。

【請求項19】

前記第１乃至第４のボンディング領域の各々は、ボンディング絶縁膜をさらに含む、請求項１８に記載の積層型半導体装置。

【請求項20】

前記第１のボンディング配線は、前記第２のボンディング配線及び第４のボンディング領域の前記ボンディング絶縁膜の少なくとも一つとハイブリッドボンディングされ、
前記第２のボンディング配線は、前記第１のボンディング配線及び前記第２のボンディング領域の前記ボンディング絶縁膜の少なくとも一つとハイブリッドボンディングされる、請求項１９に記載の積層型半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ボンディングオブジェクト（Bonding object）及びそれを含む積層型半導体装置に関し、より具体的には、ボンディングパッドと共にハイブリッドボンディング（hybrid bonding）が行われるボンディング配線を含むボンディングオブジェクト及びそれを含む積層型半導体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電子機器の小型化が加速化することにより、ウェハを構成する各々のダイのサイズが減少しつつある。さらに、大容量の電子機器の要求により、複数のダイが積層されてアセンブリを構成している。

【0003】

このような微細サイズのダイ群の効率的なアセンブリ作業のために、複数のウェハを直接ボンディングするハイブリッドボンディング技術が提案されている。

【0004】

ハイブリッドボンディングは、ヒュージョンボンディング（fusion bonding）又は直接ボンディング（direct bonding）と呼ばれ、ボンディングされるダイ群（又は、ボンディングされるウェハ群）間に、中間層の介在なしに直接ボンディングされるプロセスを指す。

【0005】

例えば、第１のウェハ及び第２のウェハをハイブリッドボンディングさせる場合、第１のウェハのパッド群（以下、第１のボンディングパッド）及び第１のボンディング絶縁膜と、第２のウェハのパッド群（以下、第２のボンディングパッド）及び第２のボンディング絶縁膜とが、直接ボンディングされ得る。

【0006】

複数の第１のボンディングパッド及び複数の第２のボンディングパッドは、第１及び第２のウェハに集積されるコンポーネントの種類に応じて、それらの配列が変化し得る。合わせて、第１及び第２のウェハに集積されるコンポーネントの種類に応じて、各ウェハの領域別ボンディングパッド群の集積密度が異なることができる。

【0007】

前記ボンディングパッドの集積密度の差は、ハイブリッドボンディングの不良を発生させる恐れがある。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一実施例によれば、ボンディングオブジェクトは、コンポーネントが集積されており、一表面にボンディング面を有することができる。前記ボンディング面は、第１の密度で分布された複数の第１のボンディングパッド、及び前記複数の第１のボンディングパッド間に位置する第１のボンディング絶縁膜を含む第１のボンディング領域と、前記第１の密度よりも小さい第２の密度で分布された少なくとも一つの第２のボンディングパッド、及び前記複数の第２のボンディングパッド間に位置する第２のボンディング絶縁膜を含む第２のボンディング領域と、前記第２のボンディング領域内に前記ボンディング面の方に露出され、外部から電圧を受信する少なくとも一つのボンディング配線と、を含む。

【0009】

本発明の一実施例に係る積層型半導体装置は、第１のオブジェクト及び第２のオブジェクトを含むことができる。前記第１のオブジェクトは、第１のボンディング領域及び第２のボンディング領域を含むことができる。前記第１のボンディング領域は、複数の第１のボンディングパッド、及び前記複数の第１のボンディングパッド間に位置する第１のボンディング絶縁膜を含むことができる。前記第２のボンディング領域は、少なくとも一つの第２のボンディングパッド、前記第２のボンディングパッドを絶縁させる第２のボンディング絶縁膜、及び前記第２のボンディング絶縁膜内に位置する少なくとも一つの第１のボンディング配線を含むことができる。前記第２のオブジェクトは、第３のボンディング領域及び第４のボンディング領域を含むことができる。前記第３のボンディング領域は、前記複数の第１のボンディングパッドとハイブリッドボンディングされる複数の第３のボンディングパッド、及び前記第１のボンディング絶縁膜とハイブリッドボンディングされる第３のボンディング絶縁膜を含むことができる。前記第４のボンディング領域は、前記第２のボンディングパッドとハイブリッドボンディングされる第４のボンディングパッド、前記第２のボンディング絶縁膜及び前記第１のボンディング配線の少なくとも一つとハイブリッドボンディングされる第４のボンディング絶縁膜、並びに、前記第１のボンディング配線及び前記第２のボンディング絶縁膜の少なくとも一つとハイブリッドボンディングされる少なくとも一つの第２のボンディング配線を含むことができる。

【0010】

本発明の一実施例に係る積層型半導体装置は、ハイブリッドボンディングされた第１のダイ及び第２のダイを含むことができる。前記第１のダイは、複数のボンディングパッドが第１の密度で配列された第１のボンディング領域と、前記複数のボンディングパッドが前記第１の密度よりも低い第２の密度で配列された第１の領域及び前記複数のボンディングパッドが配列されない第２の領域を含む第２のボンディング領域と、前記第２のダイとハイブリッドボンディングされるように前記第２の領域に配列され、電気的信号を受信及び伝達するように構成される少なくとも一つの第１のボンディング配線とを含むことができる。

【0011】

前記第２のダイは、前記第１のボンディング領域の前記複数のボンディングパッドとハイブリッドボンディングされる複数のボンディングパッドを含む第３のボンディング領域と、前記第３のボンディング領域の前記複数のボンディングパッドよりも低い密度で配列された複数のボンディングパッドを含む第４のボンディング領域と、前記第２のボンディング領域とハイブリッドボンディングされるように前記第４のボンディング領域の選択部分に配列され、前記電気的信号を受信及び伝達するように構成される少なくとも一つの第２のボンディング配線とを含むことができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明の実施例等によれば、ボンディングパッドが粗に配列されたダミー領域に、電気的信号を受信及び伝達する少なくとも一つのボンディング配線を形成できる。ボンディング配線を介して伝達された信号等は、積層型半導体装置の信号伝達特性及び電気的特性を改善させることができる。さらに、ボンディング配線は、ボンディングパッドと共にハイブリッドボンディングが行われることで、積層型半導体装置のボンディング面の絶縁膜（又は誘電膜）の占有率を調節できる。これにより、積層型半導体装置のボンディングの均一度を改善させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施例に係る積層型半導体装置の概略的な斜視図である。

【図2】本発明の一実施例に係る積層型半導体装置の第１のオブジェクトの平面図である。

【図3】本発明の一実施例に係る積層型半導体装置の第２のオブジェクトの平面図である。

【図4】本発明の一実施例に係るハイブリッドボンディングされた第１及び第２のオブジェクトのボンディング面を示す平面図である。

【図5】図４のｘ１－ｘ１’線に沿った積層型半導体装置の断面図である。

【図6a】本発明の一実施例に係るハイブリッドボンディング方式を説明するための概略的なフローチャートである。

【図6b】本発明の一実施例に係るハイブリッドボンディング方式を説明するための概略的なフローチャートである。

【図7】本発明の一実施例に係る積層型半導体装置の第１のオブジェクトの平面図である。

【図8】本発明の一実施例に係る積層型半導体装置の第２のオブジェクトの平面図である。

【図9】本発明の一実施例に係るハイブリッドボンディングされた第１及び第２のオブジェクトのボンディング面を示す平面図である。

【図10】図９のｘ２－ｘ２’線に沿った積層型半導体装置の断面図である。

【図11】本発明の一実施例に係る積層型半導体装置の第１のダイの平面図である。

【図12】本発明の一実施例に係る積層型半導体装置の第２のダイの平面図である。

【図13】本発明の一実施例に係るハイブリッドボンディングされた第１及び第２のダイのボンディング面を示す平面図である。

【図14】図１３のｘ３－ｘ３’線に沿った積層型半導体装置の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の利点や特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付図面と共に詳細に後述する実施例等を参照すれば明確になる。しかしながら、本発明は、以下で開示している実施例等に限定されず、互い異なる多様な形態で具現化できる。ただし、本実施例等は、本発明の開示が完全になるようにし、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者に発明のカテゴリを正確に認識させるために提供されるものであり、本発明は特許請求の範囲のカテゴリにより定義されるだけである。図において、層及び領域の大きさ及び相対的な大きさは、説明の明瞭性のために誇張されたものであり得る。明細書の全般に渡り、同じ参照符号は同じ構成要素を称する。

【0015】

図１は、本発明の一実施例に係る積層型半導体装置の概略的な斜視図である。

【0016】

図１を参照すれば、積層型半導体装置１００は、少なくとも二つ、例えば、第１乃至第ｎのウェハＷ１～Ｗｎを含むことができる。ウェハＷ１～Ｗｎの各々は、上部表面及び下部表面を含むことができる。

【0017】

一例として、ウェハＷ１～Ｗｎの各々は、複数のダイ１０に区分できる。ウェハの上部表面のダイ１０の各々に複数の回路パターン（図示せず）が集積され、コンポーネント、例えば、メモリコンポーネントを形成できる。

【0018】

ウェハＷ１～Ｗｎの各々の上部表面及び下部表面には、複数の回路パターンと電気的に連結される複数のボンディングパッド及びボンディング絶縁膜を各々配列できる。

【0019】

例えば、当該ウェハの上部表面と、当該ウェハ上に位置した上部ウェハの下部表面とが直接ボンディングされるように、第１乃至第ｎのウェハＷ１～Ｗｎを積層できる。しかしながら、これに限定されず、当該ウェハの上部表面と、上部ウェハの上部表面とがボンディングされたり、当該ウェハの下部表面と、上部ウェハの下部表面とがボンディングされたりするように、第１乃至第ｎのウェハＷ１～Ｗｎを積層してもよい。

【0020】

以下において、「ウェハのボンディング表面」や「ボンディング面」とは、ウェハの上部表面、ウェハの下部表面、又は互いに異なるウェハ（又はオブジェクト）間が接合された表面として理解されるべきである。

【0021】

図２は、本発明の一実施例に係る積層型半導体装置の第１のオブジェクトの平面図、図３は、本発明の一実施例に係る積層型半導体装置の第２のオブジェクトの平面図である。図４は、本発明の一実施例に係るハイブリッドボンディングされた第１及び第２のオブジェクトのボンディング面を示す平面図である。図５は、図４のｘ１－ｘ１’線に沿った積層型半導体装置の断面図である。図６ａ及び図６ｂは、本発明の一実施例に係るハイブリッドボンディング方式を説明するための概略的なフローチャートである。

【0022】

まず、図２乃至図６ｂを参照すれば、積層型半導体装置１００ａは、ハイブリッドボンディングされる第１のオブジェクト２００及び第２のオブジェクト３００を含むことができる。例えば、第１及び第２のオブジェクト２００、３００は、ウェハ、ウェハの一部又は個別ダイとして解析できる。また、第１及び第２のオブジェクト２００、３００の各々は、多様な回路パターン（図示せず）を含む半導体コンポーネント（component:図示せず）が集積されている。各々の半導体コンポーネントは、複数の導電端子（図示せず）を含むことができる。

【0023】

第１のオブジェクト２００は、第２のオブジェクト３００とボンディングされる第１のボンディング表面ＢＳ１を含むことができる。

【0024】

第１のボンディング表面ＢＳ１は、第１のボンディング領域Ａ１及び第２のボンディング領域Ａ２を含むことができる。

【0025】

第１のボンディング領域Ａ１は、第１の密度で配列された複数の第１のボンディングパッド２１０、及び複数の第１のボンディングパッド２１０間に位置する第１のボンディング絶縁膜２２０を含むことができる。複数の第１のボンディングパッド２１０及び第１のボンディング絶縁膜２２０は、第１のボンディング表面ＢＳ１の方に露出され得る。

【0026】

第２のボンディング領域Ａ２は、第１のボンディング表面ＢＳ１の方に露出された複数の第２のボンディングパッド２３０、及び複数の第２のボンディングパッド２３０間に位置する第２のボンディング絶縁膜２４０を含むことができる。複数の第２のボンディングパッド２３０は、第１の密度よりも著しく低い第２の密度で配列され得る。

【0027】

第２のボンディング領域Ａ２は、複数の第２のボンディングパッド２３０及び第２のボンディング絶縁膜２４０以外に、少なくとも一つの第１のボンディング配線２５０をさらに含むことができる。少なくとも一つの第１のボンディング配線２５０は、例えば、第２のボンディング絶縁膜２４０間に位置され得、複数の第２のボンディングパッド２３０及び第２のボンディング絶縁膜２４０と同様に、ボンディング表面ＢＳ１の方に露出され得る。

【0028】

例示的な実施例として、第１のボンディング配線２５０は、第２のボンディング領域Ａ２のうち、複数の第２のボンディングパッド２３０が配列されず、第２のボンディング絶縁膜２４０のみが存在する領域、例えば、ダミー領域ＤＡ１に配列できる。

【0029】

他の一例として、複数の第２のボンディングパッド２３０は、第１のボンディング配線２５０が配列される第２のボンディング領域Ａ２のうち、パターンの余裕度を持つ領域、例えば、ダミー領域ＤＡ１に配列できる。ここで、パターンの余裕度は、第１の密度以下の密度として理解されるべきである。

【0030】

このような第１のボンディング配線２５０の形成に応じて、第１のボンディング領域Ａ１の単位面積ＳＡ１当たりの第１のボンディング絶縁膜２２０の占有率と、第２のボンディング領域Ａ２の単位面積ＳＡ２当たりの第２のボンディング絶縁膜２４０の占有率とは、第１のボンディング配線２５０により誤差範囲内で類似になり得る。第１のボンディング領域Ａ１の単位面積ＳＡ１と、第２のボンディング領域Ａ２の単位面積ＳＡ２とは、任意の位置に該当し得るが、互いにサイズが同一である。

【0031】

また、単位面積ＳＡ１当たりの第１のボンディング絶縁膜２２０の占有率と、単位面積ＳＡ２当たりの第２のボンディング絶縁膜２４０の占有率とは、閾値、例えば、５０％乃至９０％の水準であり得る。単位面積ＳＡ１、ＳＡ２及び閾値は、設計及び工程条件によって変化し得る。

【0032】

例えば、第１のボンディング配線２５０は、例えば、複数個を含むことができる。第１のボンディング配線２５０ａ～２５０ｃは、同一又は多様な電圧を受信して、第１のオブジェクト２００の半導体コンポーネントの導電端子（図示せず）に伝達できる。また、第１のボンディング配線２５０ａ～２５０ｃは、ダミー領域ＤＡ１の形状、受信される電圧の大きさに応じて、多様な形状及び線幅を有するように形成できる。例えば、第２のボンディング領域Ａ２のダミー領域ＤＡ１の形状を考慮して、第１のボンディング配線２５０ａ、２５０ｂは図面のｙ方向に沿って延長され、第１のボンディング配線２５０ｃは、図面のｘ方向に沿って延長され得る。しかしながら、これに限定されるものではない。

【0033】

第１のボンディング配線２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃは、受信される電圧に応じて、信号補償ライン、パワー補償ライン、アドレス伝達ライン又はリザーバ（reservoir）キャパシタとして動作できる。また、受信される電圧の大きさに応じて、第１のボンディング配線２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃの線幅が変化し得る。

【0034】

第１のボンディングパッド２１０、第２のボンディングパッド２３０及び少なくとも一つの第１のボンディング配線２５０は、同一の導電物質、例えば、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）及び任意の他の適合な導電性材料の少なくとも一つを含むことができる。第１及び第２のボンディング絶縁膜２２０、２４０は、誘電物質、例えば、二酸化ケイ素膜（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素膜（Ｓｉ３Ｎ４）、炭窒化ケイ素膜（ＳｉＣＮ）及び炭化ケイ素膜（ＳｉＣ）の少なくとも一つを含むことができ、互いに断絶なしに延長され得る。

【0035】

図３を参照すれば、第２のオブジェクト３００は、第１のオブジェクト２００とボンディングされる第２のボンディング表面ＢＳ２を含むことができる。第２のボンディング表面ＢＳ２は、第３のボンディング領域Ａ３及び第４のボンディング領域Ａ４を含むことができる。

【0036】

第３のボンディング領域Ａ３は、例えば、第３の密度で配列された複数の第３のボンディングパッド３１０、及び複数の第３のボンディングパッド３１０間に位置する第３のボンディング絶縁膜３２０を含むことができる。第３の密度は、第１の密度と実質的に同一であり得る。複数の第３のボンディングパッド３１０及び第３のボンディング絶縁膜３２０は、第２のボンディング表面ＢＳ２の方に露出され得る。例えば、複数の第３のボンディングパッド３１０は、複数の第１のボンディングパッド２１０と対応し得る。これにより、第３のボンディング領域Ａ３は、第１のボンディング領域Ａ１と共に、ボンディングパッド密集領域に該当し得る。

【0037】

第４のボンディング領域Ａ４は、第２のボンディング表面ＢＳ２の方に露出された複数の第４のボンディングパッド３３０、及び複数の第４のボンディングパッド３３０間に位置する第４のボンディング絶縁膜３４０を含むことができる。複数の第４のボンディングパッド３３０は、第３の密度よりも著しく低い第４の密度で配列され得る。例えば、第４の密度は第２の密度と同一であり得、複数の第４のボンディングパッド３３０は、複数の第２のボンディングパッド２３０と対応する形態で配列され得る。

【0038】

これにより、第４のボンディング領域Ａ４は、第２のボンディング領域Ａ２と同様に、パターンの余裕度を持つダミー領域ＤＡ２を含むことができる。例示的な実施例として、第４のボンディング領域Ａ４のダミー領域ＤＡ２に、少なくとも一つの第２のボンディング配線３５０を配列できる。第２のボンディング配線３５０は、第２のボンディング表面ＢＳ２の方に露出されるように、第４のボンディング絶縁膜３４０間に配列できる。

【0039】

例えば、第２のボンディング配線３５０は、複数の第４のボンディングパッド３３０が配列される第４のボンディング領域Ａ４のうち、パターンの余裕度を持つ領域、例えば、ダミー領域ＤＡ２に配列できる。

【0040】

他の一例として、複数の第４のボンディングパッド３３０は、第２のボンディング配線３５０が配列される第４のボンディング領域Ａ４のうち、パターンの余裕度を持つ領域、例えば、ダミー領域ＤＡ２に配列できる。例えば、第３のボンディング領域Ａ３の単位面積ＳＡ１当たりの第３のボンディング絶縁膜３２０の占有率と、第４のボンディング領域Ａ４の単位面積ＳＡ２当たりの第４のボンディング絶縁膜３４０の占有率とは、第２のボンディング配線３５０により誤差範囲内で類似になり得る。

【0041】

例示的な実施例として、少なくとも一つの第２のボンディング配線３５０は、複数個を含むことができる。第２のボンディング配線３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃは、図面のｘ又はｙの方向に沿って延長され得る。第２のボンディング配線３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃは、第１のボンディング配線２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃと各々対応するように配列できる。例えば、第２のボンディング配線３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃは、第１のボンディング配線２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃと同一の線幅及び長さを有することができる。

【0042】

第２のボンディング配線３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃは、第２のオブジェクト３００に集積されるコンポーネントの信号補償ライン、パワー補償ライン、アドレス伝達ライン又はリザーバ（reservoir）キャパシタとして動作できる。

【0043】

第３のボンディングパッド３１０、第４のボンディングパッド３３０及び少なくとも一つの第２のボンディング配線３５０は、第１のボンディングパッド２１０、第２のボンディングパッド２３０及び少なくとも一つの第１のボンディング配線２５０と同一の導電物質、例えば、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）及び任意の他の適合な導電性材料の少なくとも一つを含むことができる。第３及び第４のボンディング絶縁膜３２０、３４０は、第１及び第２のボンディング絶縁膜２２０、２４０を構成する誘電物質、例えば、二酸化ケイ素膜（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素膜（Ｓｉ３Ｎ４）、炭窒化ケイ素膜（ＳｉＣＮ）及び炭化ケイ素膜（ＳｉＣ）の少なくとも一つを含むことができる。また、第３及び第４のボンディング絶縁膜３２０、３４０は、第２のボンディング表面ＢＳ２上において断絶なしに延長され得る。

【0044】

例示的な実施例として、図５に示すように、第１のオブジェクト２００は、第１のオブジェクト２００内に集積される半導体コンポーネント（図示せず）の複数の導電端子（図示せず）と、複数の第１のボンディングパッド２１０、複数の第２のボンディングパッド２３０及び複数の第１のボンディング配線２５０を各々連結させる複数の第１のインターコネクタ２６０とをさらに含むことができる。また、第１のオブジェクト２００は、複数の第１のインターコネクタ２６０を絶縁させる第１の層間絶縁膜２７０をさらに含むことができる。

【0045】

第２のオブジェクト３００は、第２のオブジェクト３００内に集積される半導体コンポーネント（図示せず）の複数の導電端子（図示せず）と、複数の第３のボンディングパッド３１０、複数の第４のボンディングパッド３３０及び複数の第２のボンディング配線３５０を各々連結させる複数の第２のインターコネクタ３６０とをさらに含むことができる。また、第２のオブジェクト３００は、複数の第２のインターコネクタ３６０を絶縁させる第２の層間絶縁膜３７０をさらに含むことができる。

【0046】

複数の第１及び第２のインターコネクタ２６０、３６０は、例えば、ＴＳＶ（through silicon via）又はその他の電圧を伝達する垂直配線構造体であり得る。第１及び第２の層間絶縁膜２７０、３７０は、少なくとも一つの絶縁膜を含むことができる。

【0047】

また、第１のボンディング配線２５０及び第２のボンディング配線３５０も、複数の第１及び第２のインターコネクタ２６０、３６０とコンタクトされ、受信された電圧を当該半導体コンポーネントに電気的に伝達できる。また、第１のボンディング配線２５０及び第２のボンディング配線３５０が直接ボンディングされる場合、ボンディングされた他のオブジェクトの半導体コンポーネントの電気的な特性まで両方向に補償できる。図面のＣＴは、インターコネクタ及びボンディング配線２５０、３５０のコンタクト部分を指す。

【0048】

このような構成を有する第１のオブジェクト２００上に、第２のオブジェクト３００を積層できる（Ｓ１０、図６ａを参照）。

【0049】

第１のオブジェクト２００及び第２のオブジェクト３００は、それらのボンディング表面ＢＳ１、ＢＳ２が対向するように積層できる。また、第１のオブジェクト２００の第１のボンディング領域Ａ１と、第２のオブジェクト３００の第３のボンディング領域Ａ３とが対向し、第１のオブジェクト２００の第２のボンディング領域Ａ２と、第２のオブジェクト３００の第４のボンディング領域Ａ４とが対向ように、第１のオブジェクト２００上に第２のオブジェクト３００を積層できる。

【0050】

図４に示すように、第１のボンディング領域Ａ１の複数の第１のボンディングパッド２１０及び第１のボンディング絶縁膜２２０と、第３のボンディング領域Ａ３の複数の第３のボンディングパッド３１０及び第３のボンディング絶縁膜３２０とが対向する。第２のボンディング領域Ａ２の複数の第２のボンディングパッド２３０、第２のボンディング絶縁膜２４０及び第１のボンディング配線２５０と、第４のボンディング領域Ａ４の複数の第４のボンディングパッド３３０、第４のボンディング絶縁膜３４０及び第２のボンディング配線３６０とが対向する。次に、積層された第１のオブジェクト２００及び第２のオブジェクト３００は、ハイブリッドボンディングされ得る（Ｓ２０）。

【0051】

ハイブリッドボンディング（Ｓ２０）は、第１のオブジェクト２００の絶縁物質及び第２のオブジェクト３００の絶縁物質が直接ボンディングされ、第１のオブジェクト２００の導電物質及び第２のオブジェクト３００の導電物質が直接ボンディングされることを指す。

【0052】

より具体的に、ハイブリッドボンディングステップ（Ｓ２０）は、図６ｂに示すように、第１のオブジェクト２００のボンディング絶縁膜２２０、２４０と、第２のオブジェクト３００のボンディング絶縁膜３２０、３４０とをボンディングさせることができる（Ｓ２１）。

【0053】

より具体的に、誘電膜に該当する第１のオブジェクト２００の第１及び第２のボンディング絶縁膜２２０、２４０と、誘電膜に該当する第２のオブジェクト３００の第３及び第４のボンディング絶縁膜３２０、３４０とを直接ボンディングさせることができる。例えば、第１のオブジェクト２００の第１及び第２のボンディング絶縁膜２２０、２４０の表面と、第２のオブジェクト３００の第３及び第４のボンディング絶縁膜３２０、３４０の表面とは、プラズマ処理により互いにボンディングされ、一定の圧力により互いにボンディングされ得る。

【0054】

例示的な実施例として、第１及び第２のボンディング配線２５０、３５０により、第１のボンディング絶縁膜２２０及び第３のボンディング絶縁膜３２０間のボンディング面積と、第２のボンディング絶縁膜２４０及び第４のボンディング絶縁膜３４０間のボンディング面積とが、誤差範囲内で類似になり得る。これにより、第１及び第２のオブジェクト２００、３００は、いずれかの位置でも均一なボンディング条件により「誘電膜対誘電膜のボンディングＢ２、Ｂ４」が進行される。本実施例では、ボンディング条件としてプラズマ処理又は圧力を例示したが、これに限定されるものではない。

【0055】

次に、第１のオブジェクト２００の複数のボンディングパッド２１０、２３０及び複数の第１のボンディング配線２５０と、第２のオブジェクト３００の複数のボンディングパッド３１０、３３０及び複数の第２のボンディング配線３５０とをボンディングさせることができる（Ｓ２２）。

【0056】

より具体的に説明すれば、第１及び第２のオブジェクト２００、３００の導電層に該当する、複数の第１のボンディングパッド２１０及び複数の第３のボンディングパッド３１０と、複数の第２のボンディングパッド２３０及び複数の第４のボンディングパッド３３０と、複数の第１のボンディング配線２５０及び複数の第２のボンディング配線３５０とは、所定の温度区間で熱接合され得る。

【0057】

第１及び第２のオブジェクト２００、３００の導電層群は、当該温度区間で熱膨張が発生して、第１及び第２のオブジェクト２００、３００の「導電層対導電層のボンディングＢ１、Ｂ３、Ｂ５」が進行される。

【0058】

ここで、図４の未説明の図面符号において、Ｂ１は複数の第１のボンディングパッド２１０及び複数の第３のボンディングパッド３１０のボンディング面を示し、Ｂ２は第１のボンディング絶縁膜２２０及び第３のボンディング絶縁膜３２０のボンディング面を示す。Ｂ３は複数の第２のボンディングパッド２３０及び複数の第４のボンディングパッド３３０のボンディング面を示し、Ｂ４は第２のボンディング絶縁膜２４０及び第４のボンディング絶縁膜３４０のボンディング面を示す。Ｂ５は第１のボンディング配線２５０及び第２のボンディング配線３５０のボンディング面を示す。また、未説明の図面符号において、ＢＳは、第１のボンディング表面ＢＳ１及び第２のボンディング表面ＢＳ２の接合面を示す。

【0059】

本実施例の第１のボンディング配線２５０及び第２のボンディング配線３５０は、各オブジェクトのダミー領域に位置することで、ボンディングの均一度を確保できる。さらに、既存のダミーパッドとは異なり、持続的に電圧を受信して当該（或いはボンディングされる）半導体コンポーネントに信号、アドレス又はパワー形態で電圧を提供したり、当該半導体コンポーネントの動作特性を改善させるためにリザーバキャパシタとして駆動したりできる。これにより、第１及び第２のオブジェクト２００、３００に集積される半導体コンポーネント群の電気的な性能を補完及び改善させることができる。

【0060】

前述した実施例では、ボンディングされるオブジェクト群のダミー領域の各々に同じ形態で形成されるボンディング配線を例示しているが、ボンディング配線はボンディングオブジェクトに択一的に位置することもできる。

【0061】

図７は、本発明の一実施例に係る積層型半導体装置の第１のオブジェクトの平面図、図８は、本発明の一実施例に係る積層型半導体装置の第２のオブジェクトの平面図である。図９は、本発明の一実施例に係るハイブリッドボンディングされた第１及び第２のオブジェクトのボンディング面を示す平面図である。図１０は、図９のｘ２－ｘ２’線に沿った積層型半導体装置の断面図である。

【0062】

図７乃至図１０を参照すれば、積層型半導体装置１００ｂは、第１のオブジェクト２００ａ及び第２のオブジェクト３００ａを含むことができる。

【0063】

第１のオブジェクト２００ａは、第１のボンディング領域Ａ１ａ及び第２のボンディング領域Ａ２ａを含むことができる。

【0064】

第１のボンディング領域Ａ１ａは、複数の第１のボンディングパッド２１０及び第１のボンディング絶縁膜２２０を含むことができる。複数の第１のボンディングパッド２１０及び第１のボンディング絶縁膜２２０は、前述した図２に示す複数の第１のボンディングパッド２１０及び第１のボンディング絶縁膜２２０の構造と実質的に同一であり得る。

【0065】

第２のボンディング領域Ａ２ａは、複数の第２のボンディングパッド２３０、第２のボンディング絶縁膜２４０及び第１のボンディング配線２５１を含むことができる。複数の第２のボンディングパッド２３０は、図２に示す複数の第２のボンディングパッド２３０の配列と実質的に同一であり得る。

【0066】

本実施例の第１のボンディング配線２５１は、複数のボンディング配線２５０ａ、２５０ｃを含むことができる。例えば、本実施例の第１のボンディング配線２５１の個数は、図２に示す第１のボンディング配線２５０の個数よりも小さいことができる。

【0067】

第２のオブジェクト３００ａは、図８に示すように、第３のボンディング領域Ａ３ａ及び第４のボンディング領域Ａ４ａを含むことができる。例えば、第３のボンディング領域Ａ３ａは、複数の第３のボンディングパッド３１０及び第３のボンディング絶縁膜３２０を含むことができる。複数の第３のボンディングパッド３１０は、第１のボンディング領域Ａ１ａの複数の第１のボンディングパッド２１０と対応し、第３のボンディング絶縁膜３２０は、第１のボンディング絶縁膜２２０と対応し得る。

【0068】

第４のボンディング領域Ａ４ａは、複数の第４のボンディングパッド３３０、第４のボンディング絶縁膜３４０、及び第２のボンディング配線３５１を含むことができる。

【0069】

例示的な実施例として、複数の第４のボンディングパッド３３０は、複数の第２のボンディングパッド２３０の配列と実質的に同一であり得る。

【0070】

第２のボンディング配線３５１は、複数のボンディング配線３５０ｂ、３５０ｃを含むことができる。ただし、本実施例の第２のボンディング配線３５１の個数は、図３に示す第２のボンディング配線３５０の個数よりも小さいことができる。

【0071】

これにより、第２のボンディング配線３５１は、第１のボンディング配線２５１と対応する部分３５０ｃ、及び第１のボンディング配線２５１と対応しない部分３５０ｂを各々含むことができる。同様に、第１のボンディング配線２５１も、第２のボンディング配線３５１と対応する部分２５０ｃ、及び第２のボンディング配線３５１と対応しない部分２５０ａを含むことができる。

【0072】

図９及び図１０に示すように、第１のオブジェクト２００ａ及び第２のオブジェクト３００ａがハイブリッドボンディングされる場合、複数の第１のボンディングパッド２１０及び複数の第３のボンディングパッド３１０と、第２のボンディングパッド２３０及び第４のボンディングパッド３３０と、第１のボンディング配線の少なくとも一つ２５０ｃ及び第２のボンディング配線の少なくとも一つ３５０ｃとは、「導電層対導電層のボンディングＢ１、Ｂ３、Ｂ５」を進行して直接ボンディングされる。また、第１のボンディング絶縁膜２２０及び第３のボンディング絶縁膜３２０と、第２のボンディング絶縁膜２４０及び第４のボンディング絶縁膜３４０とは、「誘電膜対誘電膜のボンディングＢ２、Ｂ４」を進行して直接ボンディングされる。

【0073】

一方、第１のオブジェクト２００ａの第２のボンディング領域Ａ２ａ及び第２のオブジェクト３００ａの第４のボンディング領域Ａ４ａのボンディング面ＢＳは、第１のボンディング配線２５０ａ及び第４のボンディング絶縁膜３４０間と、第２のボンディング配線３５０ｂ及び第２のボンディング絶縁膜２４０間とで発生する「導電層対誘電膜のボンディングＢ５１」をさらに含むことができる。

【0074】

前述したように、第１のオブジェクト２００ａの第１のボンディング配線２５１の個数が図２に示す実施例に比べて減少したので、第１のボンディング領域Ａ１ａの単位面積ＳＡ１１当たりの第１のボンディング絶縁膜２２０の占有率と、第２のボンディング領域Ａ２ａの単位面積ＳＡ１２当たりの第２のボンディング絶縁膜２４０の占有率とは、互いに異なることができる。

【0075】

同様に、第２のオブジェクト３００ａの第２のボンディング配線３５１の個数が図３に示す実施例に比べて減少したので、第３のボンディング領域Ａ３ａの 単位面積ＳＡ１１当たりの第３のボンディング絶縁膜３２０の占有率と、第４のボンディング領域Ａ４ａの単位面積ＳＡ１２当たりの第４のボンディング絶縁膜３４０の占有率とも、互いに異なることができる。

【0076】

しかしながら、第１のオブジェクト２００ａ及び第２のオブジェクト３００ａがハイブリッドボンディングされ、第１のオブジェクト２００ａ及び第２のオブジェクト３００ａのボンディング面ＢＳの側面から見るとき、第２のボンディング配線３５０ｂ及び第２のボンディング絶縁膜２４０のボンディングＢ５１と、第１のボンディング配線２５０ａ及び第４のボンディング絶縁膜３４０のボンディングＢ５１とは、第２及び第４のボンディング絶縁膜２４０、３４０間のボンディング面積Ｂ４から除かれる。

【0077】

したがって、第１及び第２のボンディング配線２５１、３５１により、第１及び第３のボンディング領域Ａ１ａ、Ａ３ａの第１及び第３のボンディング絶縁膜２２０、３２０の占有率Ｂ２と、第２及び第４のボンディング領域Ａ２ａ、Ａ４ａの第２及び第４のボンディング絶縁膜２４０、３４０の占有率Ｂ４とは、閾値を満足させる範囲で均一になり得る。

【0078】

要するに、積層型半導体装置１００、１００ａにおいて、単位面積ＳＡ１１、ＳＡ１２当たりのボンディング絶縁膜の占有率とは、「誘電膜対誘電膜のボンディング」の面積に該当し得る。さらに、ボンディング面ＢＳの任意の位置において単位面積ＳＡ１１、ＳＡ１２当たりの誘電膜対誘電膜のボンディングＢ２、Ｂ４の比率が閾値以上を維持しながら均一である場合、ボンディングの均一度は優れるものと判断できる。

【0079】

また、図５及び図１０において、点線で表示されたインターコネクタ２６０ｈ、３６０ｈは、層間絶縁膜２７０、３７０により遮断された形態を示す。

【0080】

また、前述した実施例等では、ボンディングされるオブジェクト群のダミー領域ＤＡ１、ＤＡ２に、択一的にボンディング配線２５１、３５１を形成する場合を例示したが、ボンディング配線は、これに限定されず、オブジェクト別に多様な位置に多様な形態で配列してもよい。

【0081】

図１１は、本発明の一実施例に係る積層型半導体装置の第１のダイの平面図、図１２は、本発明の一実施例に係る積層型半導体装置の第２のダイの平面図である。図１３は、本発明の一実施例に係るハイブリッドボンディングされた第１及び第２のダイのボンディング面を示す平面図である。図１４は、図１３のｘ３－ｘ３’線に沿った積層型半導体装置の断面図である。

【0082】

図１１乃至図１４を参照すれば、積層型半導体装置１００ｃは、ボンディングされる第１のダイ４００及び第２のダイ５００を含むことができる。

【0083】

第１のダイ４００は、第１のウェハ（図示せず）の一部分に該当したり、個別的に分離された状態であったりできる。

【0084】

第１のダイ４００は、第１のコンポーネントＤＥ１及び第１のボンディングオブジェクト２００ｂを含むことができる。

【0085】

例えば、第１のコンポーネントＤＥ１は、少なくとも一つのセルアレイ領域ＣＡ１及び少なくとも一つの周辺回路領域を含むことができる。セルアレイ領域ＣＡ１は、密に配列された複数のメモリセル（図示せず）を含むことができる。周辺回路領域は、複数のメモリセルを動作させるための駆動回路及びロジック回路が集積され得る。公知のように、周辺回路領域は、セルアレイ領域ＣＡ１に比べて相対的に低い集積密度を有することができる。例示的な実施例として、周辺回路領域は、第１乃至第４のサブペリ領域ＰＥＲＩ１、ＰＥＲＩ２、ＰＥＲＩ３、ＰＥＲＩ４を含むことができる。第１及び第２のサブペリ領域ＰＥＲＩ１、ＰＥＲＩ２は、例えば、セルアレイ領域ＣＡ１の両側に位置し、第３及び第４のサブペリ領域ＰＥＲＩ３、ＰＥＲＩ４は、セルアレイ領域ＣＡ１内に位置し得る。例えば、第３及び第４のサブペリ領域ＰＥＲＩ３、ＰＥＲＩ４は、セルアレイ領域ＣＡ１内において相対的にパターンの余裕度が低い領域であり得る。説明の便宜のために、図１４では、セルアレイ領域ＣＡ１及び第１乃至第４のサブペリ領域ＰＥＲＩ１～ＰＥＲＩ４が同一の平面に位置する場合を例示したが、ＰＵＣ（peri under cell）構造のように、第１乃至第４のサブペリ領域ＰＥＲＩ１～ＰＥＲＩ４の少なくとも一つは、セルアレイＣＡ１及び第１のボンディングオブジェクト２００ｂ間に位置し得る。

【0086】

第１のボンディングオブジェクト２００ｂは、例えば、第１のボンディング領域Ａ１０及び第２のボンディング領域Ａ２０を含むことができる。

【0087】

第１のボンディング領域Ａ１０は、複数の第１のボンディングパッド４１０、及び複数の第１のボンディングパッド４１０間を絶縁させる第１のボンディング絶縁膜４１５を含むことができる。複数の第１のボンディングパッド４１０は、例えば、第１のコンポーネントＤＥ１のセルアレイ領域ＣＡ１に各種信号、アドレス及びパワーなどを提供するように密に配列され得る。これにより、第１のボンディング領域Ａ１０は、複数の第１のボンディングパッド４１０が設定の密度で配列された領域であり得る。例示的な実施例として、第１のボンディング領域Ａ１０は、セルアレイ領域ＣＡ１に対応し得る。

【0088】

第２のボンディング領域Ａ２０は、複数のボンディングパッドが設定の密度以下で配置される領域を含むことができる。本実施例では、第２のボンディング領域Ａ２０に配列されるボンディングパッドを、第２のボンディングパッド４２０として例示する。

【0089】

例示的な実施例として、第２のボンディング領域Ａ２０は、第１乃至第４のサブペリ領域ＰＥＲＩ１～ＰＥＲＩ４に対応する第１乃至第４のサブボンディング領域Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３、Ａ２４を含むことができる。例えば、第１及び第２のサブボンディング領域Ａ２１、Ａ２２は、第１のボンディング領域Ａ１０の側部に各々位置し、第３及び第４のサブボンディング領域Ａ２３、Ａ２４は、第１のボンディング領域Ａ１０内に位置し得る。

【0090】

例えば、第３及び第４のサブボンディング領域Ａ２３、Ａ２４は、第１及び第２のサブボンディング領域Ａ２１、Ａ２２に比べて相対的に狭い面積を有することができる。また、第１乃至第４のサブボンディング領域Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３、Ａ２４は、セルアレイ領域ＣＡ１よりもパターンが余裕を持って配列された第１乃至第４のサブペリ領域ＰＥＲＩ１、ＰＥＲＩ２、ＰＥＲＩ３、ＰＥＲＩ４に対応し得る。これにより、複数の第２のボンディングパッド４２０は、第１乃至第４のサブボンディング領域Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３、Ａ２４の少なくとも一つに、設定の密度以下の密度で余裕を持って配列され得る。例示的な実施例として、第１乃至第４のサブボンディング領域Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３、Ａ２４の少なくとも一つには、複数の第２のボンディングパッド４２０が配列されなくてもよい。

【0091】

第２のボンディング領域Ａ２０、例えば、第１乃至第４のサブボンディング領域Ａ２１～Ａ２４は、第２のボンディングパッド４２０、第１のボンディング配線４３０の少なくとも一つ、及び第２のボンディング絶縁膜４２５を含むことができる。

【0092】

また、第１乃至第４のサブボンディング領域Ａ２１～Ａ２４の少なくとも一つに、第２のボンディングパッド４２０が複数個配列され得る。このような場合、複数の第２のボンディングパッド４２０は、設定の密度以下で配列され得る。例えば、複数の第２のボンディングパッド４２０間のピッチ（pitch）は、複数の第１のボンディングパッド４１０間のピッチよりも大きいことができる。

【0093】

第１のボンディング配線４３０は、例えば、多様な線幅を有する第１のボンディング配線４３０ａ、４３０ｂを含むことができる。例えば、第１のボンディング配線４３０ａ、４３０ｂは、集積されるサブボンディング領域Ａ２１～Ａ２４の面積を考慮して、その線幅が決定され得る。例示的な実施例として、相対的に広い面積を有する第１及び第２のサブボンディング領域Ａ２１、Ａ２２は、相対的に広い線幅Ｗ１の第１のボンディング配線４３０ａ及び相対的に狭い線幅Ｗ２の第１のボンディング配線４３０ｂの少なくとも一つを含むことができる。

【0094】

一方、相対的に狭い面積を有する第３及び第４のサブボンディング領域Ａ２３、Ａ２４は、狭い線幅Ｗ２の第１のボンディング配線４３０ｂを少なくとも一つ含むことができる。

【0095】

相対的に広い線幅Ｗ１の第１のボンディング配線４３０ａは、パワー伝達配線又はリザーバキャパシタとして利用でき、相対的に狭い線幅Ｗ２の第１のボンディング配線４３０ｂは、各種信号又はアドレスを第１のコンポーネントＤＥ１に伝達できる。

【0096】

すなわち、第１のボンディング配線４３０ａ、４３０ｂは、サブボンディング領域Ａ２１～Ａ２４の形状及び大きさを考慮して、線幅、長さ、延長方向及び個数を多様にして、サブボンディング領域Ａ２１～Ａ２４の所定部分に各々集積できる。例えば、第１のサブボンディング領域Ａ２１の選択部分には、ｙ方向に延長される第１のボンディング配線４３０ａを集積できる。第２のサブボンディング領域Ａ２２の選択部分には、ｙ方向に延長される第１のボンディング配線４３０ａ、４３０ｂを、所定の間隔をおいて離隔配置できる。第３のサブボンディング領域Ａ２３には、ｘ方向に延長される複数の第１のボンディング配線４３０ｂを、設定の間隔をおいて配列できる。第４のサブボンディング領域Ａ２４には、ｘ方向に延長される第１のボンディング配線４３０ｂを、選択の位置に配列できる。

【0097】

また、第１のボンディング領域Ａ１０の複数の第１のボンディングパッド４１０及び第１のボンディング絶縁膜４１５と、第２のボンディング領域Ａ２０の複数の第２のボンディングパッド４２０、第２のボンディング絶縁膜４２５及び第１のボンディング配線４３０ａ、４３０ｂとは、各々第１のボンディングオブジェクト２００ｂの第１のボンディング面ＢＳ１１の方に露出され得る。

【0098】

一方、第２のダイ５００は、第２のウェハ（図示せず）の一部分に該当したり、個別的に分離された状態であったりできる。

【0099】

第２のダイ５００は、第２のコンポーネントＤＥ２及び第２のボンディングオブジェクト３００ｂを含むことができる。第１のダイ４００とボンディングされる第２のボンディング面ＢＳ１２、及び第２のボンディング面ＢＳ１２の対向面に集積される第２のコンポーネントＤＥ２を含むことができる。

【0100】

第２のコンポーネントＤＥ２は、第１のコンポーネントＤＥ１と同様に、セルアレイ領域ＣＡ２及び周辺回路領域を含むことができる。周辺回路領域は、第５乃至第８のサブペリ領域ＰＥＲＩ５～ＰＥＲＩ８を含むことができる。第５乃至第８のサブペリ領域ＰＥＲＩ５～ＰＥＲＩ８は、第１のボンディングオブジェクト２００ｂの第１乃至第４のサブペリ領域ＰＥＲＩ１～ＰＥＲＩ４と対応し得る。

【0101】

第２のボンディングオブジェクト３００ｂは、例えば、第３のボンディング領域Ａ３０及び第４のボンディング領域Ａ４０を含むことができる。第３のボンディング領域Ａ３０は、第２のコンポーネントＤＥ２のセルアレイ領域ＣＡ２及び第１のボンディング領域Ａ１０に対応し、第４のボンディング領域Ａ４０は、第２のコンポーネントＤＥ２の周辺回路領域ＰＥＲＩ５～ＰＥＲＩ８及び第２のボンディング領域Ａ２０に対応し得る。

【0102】

第３のボンディング領域Ａ３０は、複数の第３のボンディングパッド５１０、及び複数の第３のボンディングパッド５１０間を絶縁させる第３のボンディング絶縁膜５１５を含むことができる。例示的な実施例として、複数の第３のボンディングパッド５１０は、複数の第１のボンディングパッド４１０と対応し得る。

【0103】

第４のボンディング領域Ａ４０は、例えば、第５乃至第８のサブボンディング領域Ａ４１、Ａ４２、Ａ４３、Ａ４４を含むことができる。第５乃至第８のサブボンディング領域Ａ４１～Ａ４４は、例えば、第５乃至第８のサブペリ領域ＰＥＲＩ５～ＰＥＲＩ８及び第１のボンディングオブジェクト２００ｂの第１乃至第４のサブボンディング領域Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３、Ａ２４と対向する。第５及び第６のサブボンディング領域Ａ４１、Ａ４２は、第３のボンディング領域Ａ３０の側部に位置し、第７及び第８のサブボンディング領域Ａ４３、Ａ４４は、第３のボンディング領域Ａ３０内のダミー領域に各々位置し得る。例えば、第７及び第８のサブボンディング領域Ａ４３、Ａ４４は、第５及び第６のサブボンディング領域Ａ４１、Ａ４２に比べて、相対的に狭い面積を有することができる。

【0104】

第５乃至第８のサブボンディング領域Ａ４１～Ａ４４の少なくとも一つは、第４のボンディングパッド５２０、第２のボンディング配線５３０の少なくとも一つ、及び第４のボンディング絶縁膜５２５を含むことができる。

【0105】

第５乃至第８のサブボンディング領域Ａ４１～Ａ４４の少なくとも一つに、第４のボンディングパッド５２０が複数配列される場合、複数の第４のボンディングパッド５２０は、設定の密度以下で配列され得る。例えば、第４のボンディングパッド５２０は、第１のダイ４００の第２のボンディングパッド４２０と対応してもよく、対応しなくてもよい。

【0106】

第２のボンディング配線５３０は、第５乃至第８のサブボンディング領域Ａ４１～Ａ４４の形状及び大きさを考慮して、線幅、長さ、延長方向及び個数を多様にして、第５乃至第８のサブボンディング領域Ａ４１～Ａ４４に適切に配置され得る。第２のボンディング配線５３０は、相対的に広い線幅Ｗ１の第２のボンディング配線５３０ａ、及び相対的に狭い線幅Ｗ２の第２のボンディング配線５３０ｂを含むことのできるが、これに限定されるものではない。相対的に広い線幅Ｗ１の第２のボンディング配線５３０ａ、及び相対的に狭い線幅Ｗ２の第２のボンディング配線５３０ｂは、第５乃至第８のサブボンディング領域Ａ４１～Ａ４４の少なくとも一つに全部集積されたり、択一的に集積されたりできる。第２のボンディング配線５３０ａ、５３０ｂは、互いに同一の方向又は異なる方向に延長され得る。第２のボンディング配線５３０ａ、５３０ｂは、第１のボンディング配線４３０ａ、４３０ｂと対応する位置に配列でき、第１のダイ４００の第２のボンディング絶縁膜４２５と対応することもできる。

【0107】

例示的な実施例として、第２のボンディング配線５３０ａ、５３０ｂは、第１のボンディング配線４３０ａ、４３０ｂと同様に、余分の導電配線として利用されることで、外部又は第１のダイ４００から伝達されるパワー、所定の電気的信号及びアドレスを、第２のコンポーネントＤＥ２に提供できる。

【0108】

例えば、第５のサブボンディング領域Ａ４１の選択部分には、ｙ方向に延長される第２のボンディング配線５３０ａを集積でき、第６のサブボンディング領域Ａ４２の選択部分には、ｙ方向に延長される第２のボンディング配線５３０ａ、５３０ｂを、所定の間隔をおいて離隔配置できる。第７のサブボンディング領域Ａ４３には第２のボンディング配線が配列されず、第８のサブボンディング領域Ａ４４の選択部分には、ｘ方向に延長される複数の第２のボンディング配線５３０ｂを配列できる。

【0109】

第３のボンディング領域Ａ３０の複数の第３のボンディングパッド５１０及び第３のボンディング絶縁膜５１５と、第４のボンディング領域Ａ４０の複数の第４のボンディングパッド５２０、第４のボンディング絶縁膜５２５及び第２のボンディング配線５３０ａ、５３０ｂとは、各々第２のボンディングオブジェクト３００ｂの第１のボンディング面ＢＳ１１の方に露出され得る。

【0110】

図１３及び図１４に示すように、第１のボンディング面ＢＳ１１及び第２のボンディング面ＢＳ１２が対向するように、第１のダイ４００及び第２のダイ５００が積層された後、ハイブリッドボンディングが行われる。

【0111】

これにより、第１のダイ４００及び第２のダイ５００間のボンディング面ＢＳ１０は、多様な物質間のボンディングＢ１１、Ｂ１２、Ｂ１３、Ｂ１４、Ｂ１５、Ｂ１５ａが発生し得る。

【0112】

ボンディングＢ１１は、第１のボンディングパッド４１０及び第３のボンディングパッド５１０間の導電層対導電層のボンディングを指すことができる。ボンディングＢ１２は、第１のボンディング絶縁膜４１５及び第３のボンディング絶縁膜５１５間の誘電膜対誘電膜のボンディングを指すことができる。ボンディングＢ１３は、第２のボンディングパッド４２０及び第４のボンディングパッド５２０間の導電層対導電層のボンディングを指すことができる。ボンディングＢ１４は、第２のボンディング絶縁膜４２５及び第４のボンディング絶縁膜５２５間の誘電膜対誘電膜のボンディングを指すことができる。ボンディングＢ１５は、第１のボンディング配線４３０及び第２のボンディング配線５３０間の導電膜対導電膜のボンディングを指すことができる。ボンディングＢ１５ａは、第１のボンディング配線４３０ａ又は４３０ｂ及び第４のボンディング絶縁膜５２５間の導電層対誘電膜のボンディングを指すことができる。一方、ボンディングＢ１５ｂは、第２のボンディング絶縁膜４２５及び第２のボンディング配線５３０ａ又は５３０ｂ間の導電層対誘電膜のボンディングを指すことができる。

【0113】

第１及び第２のボンディング配線４３０ａ、４３０ｂ、５３０ａ、５３０ｂは、インターコネクタ４６０、５６０を介して当該ダイ４００又は５００に集積される第１及び第２のコンポーネントＤＥ１、ＤＥ２の各導電端子と電気的に連結され得る。これにより、第１及び第２のコンポーネントＤＥ１、ＤＥ２には、外部から提供される電気的信号、例えば、動作電圧、アドレス及びパワー伝達特性が、ボンディングパッド４１０、４２０、５１０、５２０だけでなく、余分の領域に配置されたボンディング配線４３０、５３０を介して提供され得る。

【0114】

また、本実施例のボンディング配線４３０、５３０は、再配線層として利用できる。一例として、第１のボンディング配線４３０は、第１のボンディングパッド４１０と電気的に連結されて、第１のボンディングパッド４１０に受信される電圧をコンポーネントＤＥ１の特定の導電端子に伝達する再配線の一部として利用できる。また、ボンディング配線４３０、５３０は、第１及び第２のコンポーネントＤＥ１、ＤＥ２のパワーを安定化させるためのリザーバキャパシタの一部として動作することもできる。

【0115】

ボンディング配線４３０、５３０は、第２及び第４のボンディング領域のように、ボンディングパッドが粗に配列されたダミー領域に、従来のダミーパッド（例えば、電気的信号を受信しないパッド）の代わりに形成できる。これにより、ボンディング配線４３０、５３０は、積層型半導体装置の電気的特性を改善させると同時に、ダミーパッドの役割を代行して、ボンディングの均一度を改善させることができる。

【0116】

また、本実施例において、第１及び第２のボンディング配線４３０、５３０は、ｘ又はｙの方に延長される例を説明しているが、ダミー領域の大きさ、ボンディング面ＢＳ１０における単位面積当たりのボンディング絶縁膜の占有率（すなわち、誘電膜対誘電膜のボンディングの比率）及び信号伝達パス（path）を考慮して、多様な形態で変形できるのは自明である。

【0117】

また、本実施例のインターコネクタ群は、便宜のためにＴＳＶの形態で示したが、多層金属配線及び多層金属配線間を電気的に連結する複数の垂直プラグの組合せにより、多様な形態で変形できるのは自明である。

【0118】

このような本発明の実施例等によれば、複数のボンディングパッドが粗に配列されたダミー領域に電気的信号を受信及び伝達する少なくとも一つのボンディング配線を形成できる。ボンディング配線を介して伝達された信号等は、積層型半導体装置の信号伝達特性及び電気的特性を改善させることができる。さらに、ボンディング配線は、ボンディングパッドと共にハイブリッドボンディングが行われることで、積層型半導体装置のボンディング面の絶縁膜（又は誘電膜）の占有率を調節できる。これにより、積層型半導体装置のボンディングの均一度を改善させることができる。

【0119】

以上、本発明を好適の実施例により詳細に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で当該分野における通常の知識を有する者によって多様な変形が可能である。

【符号の説明】

【0120】

１００ａ、１００ｂ、１００ｃ 積層型半導体装置
２００、２００ａ 第１のオブジェクト
２１０、４１０ 第１のボンディングパッド
２２０、４１５ 第１のボンディング絶縁膜
２３０、４２０ 第２のボンディングパッド
２４０、４２５ 第２のボンディング絶縁膜
２５０、２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ、２５１、４３０、４３０ａ、４３０ｂ 第１のボンディング配線
３５０、３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃ、３５１、５３０、５３０ａ、５３０ｂ 第２のボンディング配線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】